Расчетно-экспериментальная оценка триботехнических параметров колодочных тормозов

Эксплуатационные характеристики колодочных тормозов в значительной степени определяются коэффициентом трения в скользящем контакте тормозной колодки и шкива. На коэффициент трения влияют многие факторы ? физико-механические характеристики контактирующих поверхностей, скорость скольжения, температура, значение и характер распределения нагрузки. В связи с этим коэффициент трения является вероятностной величиной, и его теоретическое определение требует экспериментального подтверждения. Приведены теоретические и экспериментальные результаты определения коэффициента трения в зависимости от степени приработки контактирующих поверхностей и закона распределения давления. Экспериментальные исследования проведены на установке, моделирующей контакт рабочих поверхностей тормозного шкива и колодки при работе одноколодочного тормоза. Установлено, что увеличение угла зоны контакта тормозной колодки и шкива приводит к возрастанию приведенного коэффициента трения в 1,14–1,26 раз. Для повышения приведенного коэффициента трения предложено обеспечивать смещение зоны контакта тормозной колодки и шкива на определенный угол. Показано, что теоретические значения приведенного коэффициента трения находятся в границах доверительного интервала, полученного экспериментальным путем.
EDN: YMTHFW, https://elibrary/ymthfw

Литература

[1] Александров М.П., ред. Тормозные устройства. Москва, Машиностроение, 1985. 312 с.

[2] Orthwein W.C. Clutches and brakes. Design and selection. Marcel Dekker, 2004. 352 p.

[3] Карасев Д.А., Ивашков Н.И., Костромин А.Д. Развитие конструкций колодочных тормозов с комбинированным приводом. Подъемно-транспортное дело, 2010, № 1, с. 2–3.

[4] Носко А.Л., Баранов П.Р. Сравнительная оценка применения дисковых и колодочных тормозов в механизмах передвижения и изменения вылета строительных башенных кранов серии КБ. Механизация строительства, 2017, т. 78, № 3, с. 5–9.

[5] Инагамов С.Г. Фрикционный узел колодочного тормоза локомотивов и грузовых вагонов. Механика. Исследования и инновации, 2021, № 14, с. 67–74.

[6] Wang D., Wang R., Wang B. et al. Effect of vibration on emergency braking tribological behaviors of brake shoe of deep coal mine hoist. Appl. Sci., 2021, vol. 11, no. 14, art. 6441, doi: https://doi.org/10.3390/app11146441

[7] Kornienko K., Olgeizer I., Sukhanov A. et al. Study of the efficiency of brake shoes. Transp. Res. Procedia, 2022, vol. 63, pp. 386–393, doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.06.026

[8] Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. Москва, Машгиз, 1962. 220 с.

[9] Нилов А.С., Кулик В.И., Гаршин А.П. Анализ фрикционных материалов и технологий изготовления тормозных колодок для высоконагруженных тормозных систем с дисками из керамического композиционного материала. Новые огнеупоры, 2015, № 7, с. 57–68.

[10] Jang G.H., Cho K.W., Park S.B. et al. Tribological properties of C/C–SiC composites for brake discs. Met. Mater. Int., 2010, vol. 16, no. 1, pp. 61–66, doi: https://doi.org/10.1007/s12540-010-0061-4

[11] Корсун А.А., Иванов П.Ю., Осипов Д.В. и др. Анализ факторов, влияющих на коэффициент трения тормозной колодки подвижного состава. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2022, № 2, с. 91–100, doi: https://doi.org/10.26731/1813-9108.2022.2(74).91-100

[12] Кривошея Ю.В., Кривошея Д.С. Коэффициент трения покоя дискового тормоза. Известия Транссиба, 2020, № 4, с. 75–81.

[13] Буковский П.О., Морозов А.В., Кириченко А.Н. Влияние приработки на коэффициент трения углеродных композитных материалов авиационных тормозов. Трение и износ, 2020, т. 41, № 4, с. 448–456.

[14] Хольшев Н.В., Конев А.Ю., Ведищев С.М. и др. Методика и результаты экспериментального определения коэффициентов трения некоторых автомобильных тормозных колодок. Вестник СибАДИ, 2023, т. 20, № 1, с. 114–124, doi: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2023-20-1-114-124

[15] Меликсетян Н.Г., Асчян Г.О. Перспективы создания новых фрикционных материалов тормозов вагонов метрополитена. Вестник Национального политехнического университета Армении. Металлургия, материаловедение, недропользование, 2020, № 2, с. 59–67.

[16] Evtushenko O.O., Ivanyk E.H., Horbachova N.V. Analytic methods for thermal calculation of brakes (review). Mater. Sci., 2000, vol. 36, no 6. pp. 857–862, doi: https://doi.org/10.1023/A:1011334721154

[17] Kim J.W., Joo B.S., Jang H. The effect of contact area on velocity weakening of the friction coefficient and friction instability: a case study on brake friction materials. Tribol. Int., 2019, vol. 135, pp. 38–45, doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.02.034

[18] Cho M.H., Kim S.J., Kim D. et al. Effects of ingredients on tribological characteristics of a brake lining: an experimental case study. Wear, 2005, vol. 258, no. 11–12, pp. 1682–1687, doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.11.021

[19] Tudor A., Radulescu C., Petre I. Thermal effect of the brake shoes friction on the wheel/rail contact. Tribol. Ind., 2003, vol. 25, no. 1, pp. 27–32.

[20] Сакович Н.Е., Поцепай С.Н., Васькина Т.И. Расчет тормозов. Вестник Брянской ГСХА, 2020, № 6, с. 60–66.

[21] Мамити Г.И. Расчет колец, нагруженных распределенными усилиями в своей плоскости. Вестник машиностроения, 1978, № 4, с. 44–46.

[22] Горбатенко Н.Н. Аналитическая модель барабанного тормоза с плавающими колодками. Вестник Белорусско-Российского университета, 2022, № 3, с. 5–16, doi: https://doi.org/10.53078/20778481_2022_3_5

[23] Ogbeide S.O., Liberty A. Modelling of automobile brake pad wear. Iconic Res. Eng. J., 2019, vol. 3, no. 4, pp. 227–239.

[24] Пыжевич Л.М. Расчет фрикционных тормозов. Москва, Машиностроение, 1964. 228 с.

[25] Шарков О.В. Об эффекте клинового сопряжения в кинематических парах с гладкой цилиндрической поверхностью. Вестник машиностроения, 2004, № 11, с. 21–23.

[26] Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии. Москва, Физматлит, 2007. 367 с.

[27] Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск, Выша школа, 1985. 286 с.

[28] Измайлов В.В., Новоселова М.В. Адгезионное взаимодействие трущихся тел и зависимость коэффициента трения от нормальной нагрузки. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2019, № 12, с. 549–556.

[29] Рощин М.Н. Изменение коэффициента трения в подшипниках скольжения с углеродосодержащими материалами от температуры и нагрузки. Фундаментальные основы механики, 2023, № 11, с. 11–13, doi: https://doi.org/10.26160/2542-0127-2023-11-11-13

[30] Измайлов В.В., Новоселова М.В. К вопросу о зависимости коэффициента трения от давления и скорости. Вестник ТвГТУ. Сер. Технические науки, 2019, № 2, с. 5–13.